專利名稱：同步射頻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及同步射頻(RF)方法和系統(tǒng)，具體來講涉及專用于延長由電池供電的RF接收機(jī)的電池使用壽命的同步RF的方法和系統(tǒng)，其中，該RF接收機(jī)尤其是那些在發(fā)射機(jī)工作周期受限制的頻帶內(nèi)工作的RF接收機(jī)。
背景技術(shù)：
發(fā)送周期數(shù)據(jù)消息并周期性地激活由電池供電的接收機(jī)來接收該周期數(shù)據(jù)消息的技術(shù)在本領(lǐng)域內(nèi)通常是已知的，并且該技術(shù)被用在RF通信系統(tǒng)中，其中由電池供電或由線路供電的發(fā)射機(jī)向由電池供電的接收機(jī)發(fā)射周期消息，以便延長接收機(jī)中的電池壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種在射頻(RF)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的同步方法和系統(tǒng)，其中發(fā)射機(jī)發(fā)射由接收機(jī)接收并使用的短間隔的第一周期同步信號，以便在用于發(fā)射數(shù)據(jù)的第二周期激活窗內(nèi)維持接收機(jī)與發(fā)射機(jī)的正確同步，這樣接收機(jī)將會激活并且被正確地同步于發(fā)射機(jī)可能的激活窗數(shù)據(jù)發(fā)送。接收機(jī)在每一個(gè)周期激活窗開始時(shí)激活一短間隔時(shí)間，以便接收可能的數(shù)據(jù)發(fā)送，并且如果沒有接收到發(fā)送則返回到睡眠狀態(tài)，并且如果接收到發(fā)送則保持在激活狀態(tài)，以便接收全部的數(shù)據(jù)發(fā)送?；驹硎怯呻姵毓╇姷慕邮諜C(jī)周期性地激活來接收維持同步的第一周期同步信號并周期性地激活以便監(jiān)聽可能的第二周期數(shù)據(jù)發(fā)送所消耗的平均電流小于保持該接收機(jī)連續(xù)激活所需要的平均電流。


參考圖1本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可更容易地理解本發(fā)明用于同步RF系統(tǒng)的前述目的和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1圖示了本發(fā)明在安全報(bào)警系統(tǒng)中的一種應(yīng)用，在該安全系統(tǒng)中，交流供電的控制面板可以提供該安全報(bào)警系統(tǒng)所有相關(guān)參數(shù)以及狀態(tài)的顯示，并且該系統(tǒng)中還包括本地RF發(fā)射機(jī)，該發(fā)射機(jī)將關(guān)于安全報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的周期RF消息發(fā)送到多個(gè)由電池供電的無線鍵盤或簡化顯示模塊(RDM)。
具體實(shí)施例方式
圖1圖示本發(fā)明在安全報(bào)警系統(tǒng)10中的一種應(yīng)用，其中，安全報(bào)警系統(tǒng)例如是Ademco安全報(bào)警系統(tǒng)，其中諸如Ademco QuikmateTM控制面板之類的交流供電的控制面板12位于由該安全報(bào)警系統(tǒng)保護(hù)的建筑物內(nèi)。該控制面板可以提供安全報(bào)警系統(tǒng)所有相關(guān)參數(shù)以及狀態(tài)的本地顯示，并且還可以提供諸如圖形用戶接口(GUI)12之類的輸入，以便允許用戶輸入數(shù)據(jù)并且訪問和控制安全報(bào)警系統(tǒng)。
控制面板還可以包括本地RF發(fā)射機(jī)16，其通過天線18將來自20的關(guān)于安全報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的周期RF消息發(fā)送到放置在整個(gè)建筑物的多個(gè)位置處的多個(gè)由電池供電的無線鍵盤或簡化顯示模塊(RDM)22，僅僅詳細(xì)圖示了其中之一RDM1。每一個(gè)由電池24供電的RDM從控制面板上的發(fā)射機(jī)接收本地RF發(fā)送，這樣每一個(gè)無線鍵盤RDM還可以提供安全報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的準(zhǔn)確顯示。
下面描述了用于與系統(tǒng)控制面板RF發(fā)射機(jī)一起使用的無線鍵盤RDM的一個(gè)設(shè)計(jì)的實(shí)施例，具備合理的響應(yīng)時(shí)間以便報(bào)告鐘鳴/侵入報(bào)警聲等。
美國的聯(lián)邦通信委員會(FCC)在FCC規(guī)則15中允許每小時(shí)有高達(dá)2秒的發(fā)射時(shí)間，這個(gè)時(shí)間可以被用來提供同步、輪詢、監(jiān)控等目的。這個(gè)另外的2秒沒有明顯地提高系統(tǒng)的沖突率。
按照本發(fā)明，系統(tǒng)控制面板RF發(fā)射機(jī)使用這2秒來從20發(fā)送周期同步消息到每一個(gè)RDM22中的每一個(gè)由電池24供電的接收機(jī)26。同步消息的周期由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的時(shí)鐘28、30中的晶體振蕩器的穩(wěn)定性來確定。在周期同步消息之間，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)保持同步以便在同一預(yù)定的激活數(shù)據(jù)發(fā)送窗內(nèi)發(fā)送/接收來自32的第二周期系統(tǒng)消息和數(shù)據(jù)。
發(fā)射機(jī)16僅僅在特定的同步數(shù)據(jù)發(fā)送激活窗或點(diǎn)上發(fā)送報(bào)警或狀態(tài)消息。同步數(shù)據(jù)發(fā)送激活窗或點(diǎn)的周期是3秒，假定3秒的響應(yīng)時(shí)間周期是可接受的。每3秒每一RDM22中的每一個(gè)接收機(jī)26就激活很短的時(shí)間間隔來監(jiān)聽任何可能的發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)消息。
每一個(gè)接收機(jī)26電流是7mA(Rx為5mA，uP為+0.5mA，模擬為+1mA，其它雜項(xiàng)則用為+0.5mA)。
每一個(gè)接收機(jī)需要大約8ms來激活和穩(wěn)定，并且需要大約4ms來在不同的天線之間進(jìn)行天線轉(zhuǎn)換并且作出保持激活或返回睡眠狀態(tài)的決定。假定在最壞情況下所允許的在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)點(diǎn)之間的相對切換時(shí)間是2ms，因此發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中時(shí)鐘的晶體振蕩器的穩(wěn)定性必須能夠在同步消息之間的間隔期間保證2ms的精確度。
假定同步消息大約是88比特(5字節(jié)的前同步碼、3字節(jié)的站點(diǎn)ID、1字節(jié)的消息類型、2字節(jié)的CRC)，即在優(yōu)選的數(shù)據(jù)速率上“接通”時(shí)間是8.8ms。因此，為了符合每小時(shí)優(yōu)選2秒的目標(biāo)，每小時(shí)可以最大有227個(gè)同步消息，即周期為16秒。
16秒期間的2ms的精確度最大是百萬分之126，比方說在發(fā)射機(jī)處是百萬分之60并且在接收機(jī)處是百萬分之60。
每個(gè)接收機(jī)26平均電流是14ms/3s×7mA＝33uA。
假定錯誤起點(diǎn)每分鐘出現(xiàn)一次，錯誤起點(diǎn)消耗20ms，即平均20ms/60s×7mA＝2.3uA。
同步消息平均電流是20ms/32s×7mA＝3.5uA。
假定每小時(shí)同步失敗一次，這就要求以它正常寬度的四倍打開接收機(jī)窗口來重新同步或發(fā)送重新同步請求，即平均電流80ms/3600×7mA＝0.2uA。
因此總的平均電流是40uA，即每年350mAhr。
要指出的是，在許多例子中，連續(xù)發(fā)送一個(gè)以上的同步消息以確保對抗干擾或噪聲的冗余可能是優(yōu)選的，因此例如如果消息被發(fā)送兩次則同步消息的長度將增加到17.6mSec，并且每小時(shí)同步發(fā)送的結(jié)果數(shù)量將會是114，具有32秒的周期，并且有百萬分之63的總晶體容限。(在發(fā)射機(jī)中是百萬分之30而在接收機(jī)中是百萬分之30)。
一個(gè)AA電池24的電池容量大約是1.8Ahr，建議用在無線鍵盤RDM的可能壽命大約是5年。
雖然在這里詳細(xì)描述了用于同步RF系統(tǒng)的本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例和幾種變形，但很明顯，本發(fā)明的公開內(nèi)容和教導(dǎo)將會使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員想到許多可替換的設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種在射頻(RF)發(fā)射機(jī)和由電池供電的RF接收機(jī)之間的同步方法，其中發(fā)射機(jī)發(fā)射由接收機(jī)接收并使用的第一周期同步信號，以便在可能發(fā)射數(shù)據(jù)的第二周期激活窗內(nèi)維持接收機(jī)與發(fā)射機(jī)的正確同步；發(fā)射機(jī)在用于發(fā)送數(shù)據(jù)的第二周期激活窗的至少一部分內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)；接收機(jī)周期性地激活來接收由該接收機(jī)所使用的第一周期同步信號，以便在可能從發(fā)射機(jī)發(fā)射數(shù)據(jù)的第二周期激活窗內(nèi)維持接收機(jī)與發(fā)射機(jī)的正確同步；接收機(jī)在每個(gè)第二同步激活窗開始時(shí)周期性地激活一短間隔時(shí)間，以接收可能的數(shù)據(jù)發(fā)送，并且如果沒有接收到發(fā)送則返回到睡眠狀態(tài)，并且如果接收到發(fā)送則保持在激活狀態(tài)以便接收全部的數(shù)據(jù)發(fā)送，這樣由電池供電的接收機(jī)周期性地激活來接收維持同步的第一周期同步信號以及周期性地激活以便監(jiān)聽可能的第二周期數(shù)據(jù)發(fā)送所消耗的平均電流小于保持接收機(jī)連續(xù)激活所需要的平均電流。
2.權(quán)利要求1的方法，其中發(fā)射機(jī)在多個(gè)短間隔期間發(fā)送第一周期同步信號并且具有的周期是在一小時(shí)期間內(nèi)所有第一周期同步信號的總數(shù)等于或小于每小時(shí)的總發(fā)射時(shí)間2秒。
3.權(quán)利要求2的方法，其中第二周期激活窗的周期是3秒，這樣由電池供電的接收機(jī)的平均響應(yīng)時(shí)間受數(shù)據(jù)發(fā)送影響產(chǎn)生的變化平均小于1.5秒并且在最壞情況下不大于3秒。
4.權(quán)利要求3的方法，包括控制在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中具有超過百萬分之20容限的晶體的時(shí)鐘。
5.權(quán)利要求4的方法，包括在電池被廢棄之前可以運(yùn)行具有少于2安培—小時(shí)容量的主蓄電池組電池的接收機(jī)超過3年。
6.權(quán)利要求5的方法，在具有帶有發(fā)射機(jī)的由AC供電的控制面板的安全報(bào)警系統(tǒng)中運(yùn)行，其中發(fā)射機(jī)用于向多個(gè)由電池供電的簡化顯示監(jiān)測器發(fā)送關(guān)于安全報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的周期RF消息，以便提供安全報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的顯示，其中，每個(gè)監(jiān)測器具有所述由電池供電的接收器。
7.權(quán)利要求1的方法，其中第二周期激活窗的周期是3秒，這樣由電池供電的接收機(jī)的平均響應(yīng)時(shí)間受數(shù)據(jù)發(fā)送影響所產(chǎn)生的變化平均小于1.5秒，并且在最壞情況下不大于3秒。
8.權(quán)利要求1的方法，包括控制在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中的具有超過百萬分之20容限的晶體的時(shí)鐘。
9.權(quán)利要求1的方法，包括在電池被廢棄之前可以運(yùn)行具有少于2安培—小時(shí)容量的主蓄電池組電池的接收機(jī)超過3年。
10.權(quán)利要求1的方法，在具有帶有發(fā)射機(jī)的由交流供電的控制面板的安全報(bào)警系統(tǒng)中運(yùn)行，其中發(fā)射機(jī)用于向多個(gè)由電池供電的簡化顯示監(jiān)測器發(fā)送關(guān)于安全報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的周期RF消息，以便提供安全報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的顯示，其中每個(gè)監(jiān)測器具有所述由電池供電的接收器。
11.一種在射頻(RF)發(fā)射機(jī)和由電池供電的RF接收機(jī)之間的同步系統(tǒng)，其中發(fā)射機(jī)包括用于發(fā)射由接收機(jī)接收并使用的第一周期同步信號以便在可能發(fā)射數(shù)據(jù)的第二周期激活窗內(nèi)維持接收機(jī)與發(fā)射機(jī)的正確同步的裝置；發(fā)射機(jī)包括在用于發(fā)送數(shù)據(jù)的第二周期激活窗的至少一部分內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置；接收機(jī)包括用于周期性地激活來接收由該接收機(jī)所使用的第一周期同步信號以便在可能從發(fā)射機(jī)發(fā)射數(shù)據(jù)的第二周期激活窗內(nèi)維持接收機(jī)與發(fā)射機(jī)的正確同步的裝置；接收機(jī)包括用于在每個(gè)第二同步激活窗開始時(shí)周期性地激活一短間隔時(shí)間以便接收可能的數(shù)據(jù)發(fā)送，并且如果沒有接收到發(fā)送則返回到睡眠狀態(tài)，并且如果接收到發(fā)送則保持在激活狀態(tài)以便接收全部的數(shù)據(jù)發(fā)送，這樣由電池供電的接收機(jī)周期性地激活來接收維持同步的第一周期同步信號以及周期性地激活以便監(jiān)聽可能的第二周期數(shù)據(jù)發(fā)送所消耗的平均電流小于保持接收機(jī)連續(xù)激活所需要的平均電流的裝置。
12.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中發(fā)射機(jī)包括用于在多個(gè)短間隔期間發(fā)送第一周期同步信號并且具有的周期是在一小時(shí)期間內(nèi)所有第一周期同步信號的總數(shù)等于或小于每小時(shí)的總發(fā)射時(shí)間2秒的裝置。
13.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中用于在第二周期激活窗發(fā)送的裝置以3秒的周期進(jìn)行發(fā)送，這樣由電池供電的接收機(jī)的平均響應(yīng)時(shí)間受數(shù)據(jù)發(fā)送影響產(chǎn)生的變化平均小于1.5秒，并且在最壞情況下不大于3秒。
14.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中的時(shí)鐘包括具有超過百萬分之20容限的晶體。
15.權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中接收機(jī)包括少于2安培—小時(shí)容量主蓄電池組電池，在該電池被廢棄之前可以運(yùn)行超過3年。
16.權(quán)利要求15的系統(tǒng)，在具有帶有發(fā)射機(jī)的由交流供電的控制面板和發(fā)射機(jī)的安全報(bào)警系統(tǒng)中，其中發(fā)射機(jī)用于向多個(gè)由電池供電的簡化顯示監(jiān)測器發(fā)送關(guān)于安全報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的周期RF消息，以便提供安全報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的顯示，其中，每個(gè)監(jiān)測器具有所述由電池供電的接收器。
17.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中用于用于第二周期激活窗內(nèi)發(fā)送的裝置以3秒的周期進(jìn)行發(fā)送，這樣電池供電接收機(jī)的平均響應(yīng)時(shí)間受數(shù)據(jù)發(fā)送影響所產(chǎn)生的變化平均小于1.5秒，并且在最壞情況下不大于3秒。
18.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，包括在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中的控制時(shí)鐘包括具有超過百萬分之20容限的晶體。
19.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中接收機(jī)包括少于2安培—小時(shí)容量的主蓄電池組電池，在該電池被廢棄之前其可以運(yùn)行超過3年。
20.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，在具帶有發(fā)射機(jī)的由有交流供電的控制面板的安全報(bào)警系統(tǒng)中，其中發(fā)射機(jī)用于向多個(gè)由電池供電的簡化顯示監(jiān)測器發(fā)送關(guān)于安全報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的周期RF消息，以便提供安全報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的顯示，其中每個(gè)監(jiān)測器具有一個(gè)上述的電池供電接收器。
全文摘要
一種在射頻(RF)發(fā)射機(jī)和由電池供電的RF接收機(jī)之間的同步方法，其中發(fā)射機(jī)發(fā)射由接收機(jī)使用的短間隔第一周期同步信號，以便在用于發(fā)射數(shù)據(jù)的第二周期激活窗內(nèi)維持接收機(jī)與發(fā)射機(jī)的正確同步。接收機(jī)在每個(gè)周期激活窗開始時(shí)的一短間隔時(shí)間內(nèi)激活，以接收可能的數(shù)據(jù)發(fā)送，并且如果沒有接收到發(fā)送則返回到睡眠狀態(tài)，并且如果接收到發(fā)送則保持在激活狀態(tài)以便接收全部的數(shù)據(jù)發(fā)送?；驹硎怯呻姵毓╇姷慕邮諜C(jī)周期性地激活來接收第一周期同步信號和第二周期數(shù)據(jù)發(fā)送所消耗的平均電流小于保持接收機(jī)連續(xù)激活所需要的平均電流。選擇周期信號的持續(xù)時(shí)間(例如14ms)和周期(例如每32s)以便滿足用于同步的2秒/小時(shí)的FCC規(guī)則。
文檔編號H04B1/38GK1849802SQ200480026190
公開日2006年10月18日 申請日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月11日
發(fā)明者K·L·阿迪, S·J·維尼克 申請人:霍尼韋爾國際公司